電容、電感與交流電路
相量
要追蹤一個既在大小上擺盪、又在時間上移位的正弦波,用彎彎曲曲的曲線很麻煩。相量是個聰明的捷徑:把旋轉的波凝結成單一支箭頭。箭頭的長度是振幅,它指的方向是相位。把正弦波想成一支旋轉箭頭的影子;相量就是某一瞬間定格的那支箭頭。
既然線性電路裡的每個正弦波都共用同一個頻率,你就可以略去那共同的旋轉,只把每個訊號的大小與相位記成一支靜止的箭頭(一個向量,或等價地,一個複數)。把兩個正弦訊號相加,就變成把兩支箭頭首尾相接;90 度的相移,就變成把箭頭轉四分之一圈。dV/dt 那種惱人的微積分,於是化成簡單的箭頭運算。
相量把阻抗、濾波器與交流分析,從微分方程變成幾何與代數,這是交流電路設計日常的工作工具。提醒:這個技巧只對線性電路裡單一頻率的穩態正弦波有效。它對開機暫態、方波或非線性元件無能為力,那些情況你得回到完整的時域畫面。
把一個 3 V 訊號,加上一個落後它 90 度的 4 V 訊號,不會得到 7 V。畫成兩支互相垂直的箭頭,總和是根號 (3^2 + 4^2) = 5 V。
不同相的訊號像箭頭相加,不像數字相加。
相量只對線性電路裡單一頻率的穩態正弦波有效;它無法表示暫態、方波或非線性行為。
又稱
另見